氨碱法制纯碱：原理、流程及优缺点分析

氨碱法制纯碱：原理、流程及优缺点分析

氨碱法，又称索尔维制碱法或索氏制碱法，是目前世界上大规模制造纯碱的主要方法之一。该方法以食盐、石灰石为主要原料，以氨作为中间辅助材料制造纯碱。本文将详细介绍氨碱法的生产流程、化学反应原理及其优缺点。

图1 氨碱法纯碱生产流程

氨碱法的生产过程主要是通过氨盐水吸收二氧化碳(CO2)得到碳酸氢钠(NaHCO3)，再将碳酸氢钠煅烧得到轻碱，转化之后得到重碱。化学反应主要分以下几步。

第一步，CO2气和石灰乳的制备，煅烧石灰石制得生石灰和CO2气体：

CaCO3=CaO+CO2↑

CaO+H2O=Ca(OH)2↓

第二步，饱和盐水制备、盐水吸氨，碳酸化制得小苏打NaHCO3：

NaCl+NH3+CO2+H2O=NH4Cl+NaHCO3↓

第三步，将小苏打NaHCO3与溶液分离，煅烧制得纯碱(碳酸钠)，并回收CO2，经压缩机压缩后循环使用：

2NaHCO3=Na2CO3↓+CO2↑+H2O

第四步，将溶液中的NH4Cl及碳酸铵盐分解回收NH3，循环使用。

2NH4Cl+Ca(OH)2=2NH3+CaCl2↓+2H2O

以上四个步骤可以综合为下列总的化学反应式，即：

CaCO3+2NaCl=Na2CO3+CaCl2

但这个化学式中的反应实际上是不能直接进行的，它只是一系列中间反应的总和。氨碱法生产纯碱的主要化学过程是，二氧化碳与氨和氯化钠水溶液反应，生成碳酸氢钠结晶和氯化铵，将碳酸氢钠结晶煅烧制得纯碱，氯化铵母液蒸馏回收氨循环使用。

氨碱法主要优点是原料价廉易得，生产步骤简单，产品纯度高，可以生产低盐碱、适合大规模工业化生产，氨气可循环利用等。但其也存在两个难以克服的缺点：其一，氨碱法中原盐利用率极低；其二，所排放的废液废渣对环境不友好。据统计，每生产1吨纯碱，就要排放约10立方米的废液、300~350千克的固体废渣，形成所谓的“白海”，难以处理和回收利用，这样也使氨碱企业的环保压力及成本均较高。除此之外，氨碱法还具有产品单一、厂址布局局限性较强、副产品氯化钙工业价值较低等缺点。